砌体结构讲义注册建筑师课件.ppt

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1、砌体结构讲义注册建筑师,1,砌体结构MASONNRY STRUCTURE（赵考重）,砌体结构讲义注册建筑师,2,绪论砌体：由块体和砂浆砌筑而成的整体材料，同混凝土一样。砌体结构又称为混合结构，砌体结构在实际工程中被广泛的应用。砌体结构具有以下优点：较易就地取材。具有很好的耐久性。与混凝土结构相比可节约水泥和钢材。保温隔热性能好。（不会形成冷桥）砌体结构的缺点： 结构的自重大。 劳动量大。 砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度较低。 抗震性能差。,砌体结构,绪论,砌体结构讲义注册建筑师,3,第一章 砌体及其力学性能第一节 砌体的分类(types of masonry ) 砌体分为无筋砌体和配筋砌体两大类。

2、根据块体的不同, 常用的无筋砌体有砖砌体、石砌体和砌块砌体。砌体中配有钢筋或钢筋混凝土的砌体称为配筋砌体。一、砖砌体(brick masonry):砖砌体又分为实心的砖砌体和空心的砖砌体。我国烧结普通砖的规格为24011553mm。 墙体的厚度由三个方面决定：强度、稳定性、保温。承重墙体的厚度一般不宜小于180mm。承重砖柱的最小截面尺寸为240mm370mm。 在地震区不宜采用空斗墙。,砌体结构,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构讲义注册建筑师,4,二、石砌体 石材分为料石和毛石，石砌体又分为料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。 毛石墙的厚度不宜小于350mm，毛料石柱截面较小边尺寸不宜小于

3、400mm，有振动荷载不宜用毛石墙。三、砌块砌体(concrete masonry) 由砌块和砂浆砌筑而成的砌体。 砌块按尺寸的大小有小型、中型和大型三种。高度在350mm以下的为小型砌块，高度在350mm900mm的为中型砌块，大于900mm的为大型砌块。 砌块砌体的特点为： 1.自重轻 2.保温性好 3.劳动量小。,砌体结构讲义注册建筑师,5,四、配筋砌体(reinforced masonry) 在砌体内配置钢筋，按配筋方式不同，配筋砌体主要有三种: 网状配筋砌体、纵向配筋砌体和组合砖砌体。网状配筋砌体：在砌体的水平灰缝内配置钢筋网, 称为网状配筋砌体，也称为横向配筋砌体。 在砌体的竖向灰

4、缝内配置纵向钢筋, 称为纵向配筋砖砌体。 由砌体和钢筋混凝土或钢筋砂浆构成的砌体称为组合砖砌体，通常将钢筋混凝土或钢筋砂浆做面层。在墙体内设置钢筋混凝土构造柱或在空心砌块内浇注钢筋混凝土的芯柱也是一种组合砌体。 配筋砌体的优点是；提高了抗震性、提高了承载力。当构件的截面尺寸受到限制时，可采用配筋砌体。,砌体结构,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构讲义注册建筑师,6,第二节 砌体材料的强度等级及设计要求一、块体的强度等级 块体的强度等级是根据标准试验方法所得到的抗压极限强度划分的。 注：1.块体的强度等级是根据抗压强度平均值确定的，与混凝土不同。 2.砖的强度等级的确定除了要考虑抗压强度外，还要

5、考虑抗折强度。 强度等级用符号MU表示，如MU10,MU表示砌体中的块体强度等级的符号, 其后数字表示块体强度的大小, 单位为N/mm2。 砖的最低强度等级为MU10。砌块的最低强度等级为MU5。石材的最低强度等级为MU20。二、砂浆 1.砂浆的种类：水泥砂浆、混合砂浆、石灰砂浆。,砌体结构,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构讲义注册建筑师,7,2.砂浆的强度等级 砂浆的强度等级系采用70.7mm立方体标准试块, 在温度为1525环境下硬化, 龄期为28d的极限抗压强度平均值确定。 砂浆的强度等级用字母M表示，其后的数字表示砂浆强度大小, 单位为N/mm2。砂浆的最低强度等级为M2.5。三、块

6、材及砂浆的选择 在设计时，如何选择材料的强度等级，除了要考虑砌体结构的受力和稳定性以外，我国规范对在特定情况下的砌体材料强度还做了最低的规定要求，在设计时要满足规范的要求。,砌体结构,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构讲义注册建筑师,8,1、五层及五层以上房屋的墙、以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级, 应符合下列要求: 砖采用Mu10; 砌块采用MU7.5; 石材采用MU30; 砂浆采用MU5。注：对于安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋墙柱所用材料的最低强度等级应至少提高一级。 2、地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿房间的墙，所用材料的最低强度等级应符合表1-1的要

7、求 表1-1,砌体结构讲义注册建筑师,9,注：在冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体，不宜采用多孔砖，如采用时，其空洞应用水泥砂浆灌实。当采用混凝土砌块砌体时，其空洞应采用强度等级不低于Cb20的混凝土灌实； 对于安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，表中材料的最低强度等级应至少提高一级。,砌体结构讲义注册建筑师,10,第三节 砌体的抗压强度一.砌体受压破坏过程 砌体受压破坏过程分为三个阶段： 1.从加载到个别砖出现裂缝。大约在极限荷载的5070%时,其特点为不加载，裂缝不发展。 2.形成贯通的裂缝，大约在极限荷载的8090%时,特点是不加载裂缝继续发展，最终可能发生破坏。 3.破坏，

8、被竖向裂缝分割成的小柱失稳破坏。,砌体结构,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构讲义注册建筑师,11,根据实验发现，砌体的抗压强度比块体的抗压强度低。原因是砌体内的块体要受弯矩、剪力、拉力和应力集中的作用。 由于砂浆层高低不平，砌体内块体的受力如同连续梁，如图所示。块体的抗拉和抗剪强度比较低，容易开列出现裂缝，因此砌体的抗压强度比块体的抗压强度低。,砌体结构,第一章 砌体及其力学性能,二、影响砌体抗压强度的主要因素 1.块材和砂浆的强度等级 2.砂浆的弹性模量和流动性（和易性） 砂浆的弹性模量越低，砌体的抗压强度越低，原因是砌体内的块体受到的拉力越大。砂浆的和易性好，砌体的强度高。,砌体结构讲义

9、注册建筑师,12,注：同样强度等级时，混合砂浆砌筑的砌体的抗压强度大于水泥砂浆砌筑的砌体的抗压强度。因此，砌体规范规定，当用水泥砂浆砌筑时，各类砌体的强度应按保水性能好的砂浆砌筑的砌体强度乘以小于的调整系数。 3.块材高度和块材外形 砌体强度随块材高度增加而增加。 块材的外形比较规则、砌体强度相对较高。 4.砌筑质量 砌筑质量主要包括灰缝的均匀性和饱满程度。砌体结构施工及验收规范中，要求水平灰缝砂浆饱满度大于80%。对表面平整的块材，砌体抗压强度将随着灰缝厚度的加大而降低。砂浆厚度太薄，砌体的抗压强度也将降低。通常要求砖砌体的水平灰缝厚度为812mm。另外在施工时不得采用包心砌法，也不得干砖上

10、墙。,砌体结构,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构讲义注册建筑师,13,三、砌体的抗压强度 根据大量的试验经回归分析，砌体轴心抗压强度的平均值可按下式计算:,砌体结构,第一章 砌体及其力学性能,式中： fm 砌体抗压强度平均值(Mpa); f1、f2 分别为块体和砂浆的抗压强度平均值(MPa); k1与块体类别和砌体砌筑方法有关的参数（可查表）; k2 砂浆强度影响的修正系数（可查表），在表列之外的取1。 与块体高度有关的参数（可查表）,砌体结构讲义注册建筑师,14,式中：fk 砌体抗压强度标准值; f砌体抗压强度的变异系数。,砌体结构,第一章 砌体及其力学性能,砌体轴心抗压强度标准值是表示其

11、抗压强度的基本代表值, 由概率分布的0.05分位数（保证率为95）确定。即,砌体抗压强度设计值可按下式计算:,式中： f砌体抗压强度设计值; f砌体结构的材料分项系数,取1.6。,砌体结构讲义注册建筑师,15,第四节 砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉和抗剪强度一、砌体的轴心抗拉强度（一）砌体轴心受拉破坏形式 砌体轴心受拉时,有三种破坏形式。 1.沿齿缝截面的破坏 2.沿块体截面的破坏 3.沿水平灰缝的破坏,砌体结构,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构讲义注册建筑师,16,（二）砌体的轴心抗拉强度 根据统计分析，砌体沿齿缝截面破坏的抗拉强度平均值可按下式计算：,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构,式中：

12、 ft,m砌体沿块体截面破坏的抗拉强度平均值； f1 块体抗压强度平均值。有了砌体抗拉强度的平均值，则可求出砌体抗拉强度的标准值和设计值。设计计算时可查有关表格。,式中: ft,m砌体沿齿缝截面破坏的抗拉强度平均值； f2砂浆抗压强度平均值。 k3系数。 砌体沿块体截面破坏的抗拉强度平均值可按下式计算：,砌体结构讲义注册建筑师,17,二、砌体的弯曲抗拉强度 1 砌体受弯破坏形式 同砌体受拉一样，砌体受弯曲也有三种破坏形式: 沿齿缝截面的弯曲受拉破坏、沿块体截面的弯曲受拉破坏和沿通缝截面的弯曲受拉破坏。,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构,2 砌体的弯曲抗拉强度 根据统计分析，可得到砌体的弯曲抗

13、拉强度平均值的计算公式，同其他强度一样由平均强度可得到标准强度和设计强度，设计计算时可查有关表格：,砌体结构讲义注册建筑师,18,三、砌体的抗剪强度 砌体受剪有两种情况，一种是纯剪，受剪面上只有剪力，第二种是受剪面上既有剪应力又有正应力。砌体的抗剪强度是根据试验得到的，试验时分为单面受剪和双面受剪。 影响砌体抗剪强度的主要因素有：块体和砂浆的强度，受剪面上的垂直压应力，砌筑质量和试验方法。在法向压应力和和剪应力的共同作用下，砌体的抗剪强度可按下式计算：,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构,式中：fvo,m 纯剪时抗剪强度平均值： y法向压应力。 纯剪时抗剪强度平均值可按下式计算：,式中： k5

14、系数可查表格。,砌体结构讲义注册建筑师,19,第六节 砌体的变形性能及其他性能 一.砌体的应力应变关系 试验发现砌体的应力应变关系为一条曲线，可用下式表示：,第一章 砌体及其力学性能,砌体结构,式中； fm砌体抗压强度平均值； 弹性特征值；对于砖砌体，=460 ,因此对于砖砌体有：,二.砌体弹性模量弹性模量的表示方法初始弹性模量:应力应变曲线原点处切线的正切。割线模量:原点与应力应变曲线任一点连线的正切。切线模量:应力应变曲线上某一点处切线的正切。砌体初试弹性模量取值见有关表格。三、砌体的剪切模量四、砌体的收缩与膨胀,砌体结构讲义注册建筑师,20,第二章 砌体结构构件的承载力计算第一节 砌体结

15、构构件的设计方法 仍然采用概率论的极限状态设计法。极限状态包括承载力极限状态和正常使用极限状态，但砌体结构一般只进行承载力极限状态计算，对于正常使用极限状态则通过构造加以满足。 承载力极限状态表达式为：,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,式中:0结构的重要性系数 S荷载效应，同钢筋混凝土结构的组合。 R结构的抗力， 在荷载效应组合时，有两种组合即以恒载为主的组合和以可变荷载为主的组合。可以分析得到：当可变荷载标准值与永久荷载标准值的比值小于等于0.376时，应按永久荷载为主的情况进行组合。反之按可变荷载为主的情况进行组合。,砌体结构讲义注册建筑师,21,a砌体强度设计值的调整系数，按下

16、列规定取值： （1）有吊车房屋、跨度不小于9m的梁下砖砌体、跨度不小于7.5m的梁下多孔砖、蒸压粉煤灰砖砌体、蒸压灰砂砖砌体和混凝土小型空心砌块砌体, a为0.9。 （2）对于无筋砌体，构件截面面积A小于0.3m2时, a为其截面面积（按m2计）加0.7。对配筋砌体，当其中砌体截面面积小于0.2m2 , a为其截面面积（按m2计）加0.8。 (3)当用水泥砂浆砌筑时,对于抗压强度取0.9,对于抗拉和抗剪强度取0.8。对于配筋砌体当其中的砌体采用水泥沙浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数a 。 (4)当施工质量为C级时, a取0.89。 (5)当验算施工中房屋的构件时, a =1.10。

17、注：配筋砌体不允许采用C级。,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,结构的抗力：,砌体结构讲义注册建筑师,22,第二节 受压构件的承载力计算 一、受压构件承载力计算公式 无筋砌体受压构件，无论是轴心受压还是偏心受压，也不论是短柱或长柱，均可按下列公式计算：,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,（2-1）,式中:N轴向力设计值； 高厚比和轴向力的偏心距对受压构件承载力的影响系数，可查砌体结构设计规范（GB500032001）附录D的附表或按公式计算； f砌体抗压强度设计值（注意有些情况需要进行修正）； A截面面积，对各类砌体均可按毛截面计算。 受压构件的高厚比，按下列公式计算：,砌体结

18、构讲义注册建筑师,23,H0受压构件的计算高度，可查表； h矩形截面偏心力方向的边长，当为轴心受压时，为截面的短边尺寸；,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,对于矩形截面：,对于T型截面：,高厚比越大（构件越高）承载力越低。偏心距越大承载力越低。,hTT形截面的折算厚度， i回转半径。,砌体结构讲义注册建筑师,24,（二）在确定影响系数时，为了考虑不同种类砌体在受力性能上的差异，应先对构件高厚比分别乘以下列系数再去查表： 1.烧结普通砖、烧结多孔砖砌体1.0。 2.混凝土及轻骨料混凝土砌块砌体1.1。 3.蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石和半细料石砌体1.2。 4.粗料石和毛石砌体1.5

19、。,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,二、承载力计算时应注意的几个问题 （一）对于矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时， 除按偏心受压构件计算外，还应对较小边方向，按轴向受压进行验算，即还应满足：,砌体结构讲义注册建筑师,25,（三）轴向力的偏心距应符合下列限值要求即 e0.6y e=M/N式中y为截面重心至轴向力所在偏心方向截面受压边缘的距离。 轴向力的偏心距超过上述规定限值时, 应考虑采取适当措施, 减小偏心距。如梁或屋架端部支承反力的偏心距较大时, 可在其端部下的砌体上设置具有“中心装置”的垫块或缺口垫块。,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,砌体结

20、构讲义注册建筑师,26,注：双向偏心受压仍然按上述公式计算,值计算公式不同，另外，双向偏心受压时，两个方向的偏心距均不得大于该方向边长的0.25倍。,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,27,第三节 局部受压计算一局压分类 1.均匀局部受压：局压面积上的压应力均匀分布。 2.梁端局部受压：大梁下的局部受压，也称为非均匀局部受压。 3.垫块下局部受压： 4.垫梁下局部受压：,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,28,二、局部受压的破坏形式 1.竖向裂缝发展而破坏 2.劈裂破坏 3.局压面积处局部破坏,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体

21、结构,砌体结构讲义注册建筑师,29,三、局压计算 1 均匀局部受压计算,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,式中:Nl作用于局部受压面积上的纵向力设计值； Al局部受压面积 f砌体抗压强度设计值，可不考虑强度调整系数的影响。 砌体局部抗压强度提高系数，可按下式计算,A0影响局部抗压强度的面积，按下图计算：,砌体结构讲义注册建筑师,30,为了防止砌体一开裂就发生脆性破坏，规范对 的取值做了限制，即对图a情况(砌体中部局压) 2.5对于图b情况（窗间墙局部受压） 2.0对于图c情况（拐角处局部受压） 1.5对于图d情况（墙体端部局部受压） 1.25对于多孔砖砌体和要求灌实的砌块砌体 1.5，

22、未灌孔混凝土砌块砌体=0 。 局部受压时砌体抗压强度提高的原因为周围砌体的约束作用，砌体三向受压和压应力的扩散。,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,31,局部受压时砌体抗压强度提高的原因为周围砌体的约束作用，砌体三向受压和压应力的扩散。,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,32,2 梁端局部受压 梁端局部受压时有两个特点：(1)梁端下的局部受压面积上不仅受梁传来的荷载Nl（梁的支座反力），而且还要受上部砌体传到梁端的压力N0 ，但根据试验发现，上部墙体传到梁端又传到局压面积上的荷载不是固定的而是一个变量。,第二章 砌体结构构件承载力

23、计算,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,33,(2)梁端存在一个有效支承长度，而且在 有效支承长度上由于梁传来的荷载所产生的压应力不是均匀分布的，而为曲线型分布。a设计时梁的支承长度；a0有效支承长度；,砌体结构,第二章 砌体结构构件承载力计算,根据试验得到，梁端的有效支承长度可按下式计算：,式中:hc梁的截面高度； f砌体抗压强度设计值。,由于梁存在一个有效支承长度，因此局压面积为:,梁的支座反力到墙边的距离，不论楼面梁还是屋面梁均为0.4a0,砌体结构讲义注册建筑师,34,梁端局压强度计算： 设由上部砌体传来的作用于局压面积上的压应力为0 ，不等于上部砌体传来的荷载在梁底截面处产生的压应力

24、0 ，大梁传来的荷载在局压面积边缘处产生的压应力为l ，应力丰满系数为，也称完整系数，则有：,砌体结构,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构讲义注册建筑师,35,式中:N0按平均压应力计算的上部荷载传来的作用于局压面积上的荷载设计值;,砌体结构,0 上部砌体传来的设计荷载在梁 底截面处产生的平均压应力； 上部荷载的折减系数，,压应力丰满系数，对于一般的梁取0.7，对于过梁和墙梁，取1.0。 ,f 的意义同前。,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构讲义注册建筑师,36,3 垫块下局部受压 垫块一般都做成刚性的。所谓刚性垫块，要求垫块从梁边挑出的长度不大于垫块的厚度。 刚性垫块下砌体的局压

25、承载力可按偏心受压构件计算，其强度计算公式为：,砌体结构,式中： N0上部砌体传来的作用于垫块面积上纵向荷载设 计值,N0=0Ab Ab垫块的面积， Ab= ab bb； ab,bb垫块的长度和宽度； 垫块上N0和Nl的合力偏心距对承载力的影响系数,可查表，查表时3； 1=0.8 ;,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构讲义注册建筑师,37,大梁在垫块上的支承长度可按下式计算:,砌体结构,第二章 砌体结构构件承载力计算,式中:h梁的截面高度； 1刚性垫块的影响系数，按下表取值；,Nl作用点到墙边的距离为0.4a0 。 N0和Nl 的合力偏心距为:,砌体结构讲义注册建筑师,38,1垫块外砌体

26、面积的影响系数，取1=0.8 ，但不小于1.0； 计算公式同前，局压面积为垫块的面积。,砌体结构,当垫块与梁整浇时，仍按上述方法计算。 垫块的构造要求：（1）垫块的厚度不宜小于180mm。（2）在带壁柱墙的壁柱内设置垫块时，其局压承载力降低，因此其计算面积不考虑翼缘部分，只取壁柱范围内的面积。同时壁柱上垫块深入翼墙的长度不应小于120mm。 (3)但现浇垫块与梁整浇时，垫块可在梁高范围内设置,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构讲义注册建筑师,39,4.垫梁下的局部受压计算 梁下设有长度大于h0的垫梁下的砌体局部受压承载力应按下列公式计算：,砌体结构,式中：N0垫梁上部轴向力设计值； bb

27、垫梁在墙厚方向的宽度；2当荷载沿墙厚方向均匀分布时取1.0 ,不均匀分 布时取0.8;h0垫梁折算厚度；Eb，Ib分别为垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性 矩；hb垫梁的高度；E砌体的弹性模量；h墙厚。垫梁上梁端有效支承长度按下式计算:,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构讲义注册建筑师,40,第三节 受拉、受弯和受剪构件计算一.受拉构件计算,砌体结构,式中:M弯矩设计值； ftm砌体弯曲抗拉强度设计值； W截面抵抗矩；2.抗剪承载了计算,式中:Nt轴心拉力设计值； ft砌体抗拉强度设计值； A受拉构件截面积。 二、受弯构件计算1.抗弯承载力计算,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构讲义注

28、册建筑师,41,式中:V剪力设计值； fv砌体抗剪强度设计值； S截面面积矩； I截面惯性矩； Z内力臂，Z=I/S ，对于矩形截面， Z=2h/3； h截面高度； b截面宽度；,砌体结构,三、受剪构件计算 沿通缝或阶梯形截面破坏时受剪构件的承载力按下列公式计算：,当 G=1.2时 ：,当 G=1.35时：,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构讲义注册建筑师,42,式中:V设计剪力； A水平截面面积； fv砌体抗剪设计强度，对灌孔的混凝土砌块砌体取 修正系数，当 G=1.2时，砖砌体取0.60，混凝土砌块砌体取0.64； 当 G =1.35时，砖砌体取0.64，混凝土砌块砌体取0.66；

29、剪压符合受力影响系数， 与 的乘积可查表； 0永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力； f砌体的抗压强度设计值； 0/ f轴压比。,砌体结构,第二章 砌体结构构件承载力计算,砌体结构讲义注册建筑师,43,第三章 混合结构房屋墙、柱设计第一节 房屋的结构布置方案 混合结构房屋有如下四种承重体系: 1.横墙承重体系(transverse wall bearing system) 横墙承重体系是由横墙直接承受屋面、楼面荷载的结构承重体系。其传力过程：荷载 板 横墙 地基。 横墙承重体系的特点是: （1）房屋横向刚度较大, 整体性较好。（2）楼盖结构较简单, 便于施工, 楼盖的材料用量较少, 但墙体的

30、用料较多。（3）外纵墙不承重, 便于设置较大的门窗。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,44,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,45,2.纵墙承重体系(longitudinal wall bearing system) 纵墙承重体系是由纵墙直接承受屋（楼）面荷载的结构承重体系。 其传力过程：荷载板梁（屋架） 纵墙地基。纵墙承重体系的特点是: （）横墙较少, 建筑平面布置较灵活, 但纵墙承受的荷载较大, 往往要设扶壁柱, 且门窗尺寸和布置受到一定的限制。 （）房屋的横向刚度较横墙承重体系差。 （）楼盖跨度较大、用料较多, 但墙体用料

31、较少, 且房屋的有效空间也较少。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,46,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,47,3.纵横墙混合承重体系(longitudinal transverse wall hybrid bearing system) 纵横墙承重体系是由纵墙和横墙混合承受屋（楼）面荷载的结构体系。 这种体系兼有前述两种承重体系的特点, 能适应房屋平面布置的多种变化, 更为满足建筑功能要求。如点式住宅楼通常采用这种承重体系。4.内框架承重体系(inner frame bearing system) 它是由房屋内部的钢筋混凝土框架和外部砖

32、墙、砖柱构成的承重体系。其特点是: （）房屋开间大, 平面布置较为灵活, 但横墙较少, 房屋空间刚度较差。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,48,（）与全框架房屋相比, 可利用外墙承重, 节约钢材和水泥。 （）房屋由两种性能不同的材料组成, 在荷载作用下将产生不的压缩变形, 从而引起较大的附加内力。注：从结构出发，设计时应选用横墙承重体系和纵横墙混合承重体系,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,49,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,50,第二节 房屋的静力计算方案（static analysis schem

33、e of building） 在房屋的内力计算时, 根据房屋的空间刚度大小分为刚性方案、刚弹性方案和弹性方案三种静力计算方案，各方案的内力计算方法不同。1.刚性方案(rigid analysis scheme) ：房屋的空间刚度比较大，在水平荷在作用下，房屋的位移比较小，在内力计算时，可将墙体视为一竖向的梁，楼盖和屋盖为该梁的不动铰支座。2.弹性方案(elastic analysis scheme) ：房屋的空间刚度比较小，在荷载作用下位移比较大，内力计算时，按屋架与墙柱铰接的排架或框架计算内力。3.刚弹性方案(rigid-elastic analysis scheme) ：房屋的空间刚度介于

34、上述两者之间，在荷载作用下，房屋的位移不能忽略不计，在内力计算时按排架或框架计算，但要增加弹性支座。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,51,设 p没有横墙时房屋在水平荷载作用下的位移； s该房屋在水平荷载作用下的真正位移。,砌体结构,考虑空间工作后的侧移折减系数，也称为空间性能影响系数，可查表。 理论分析, 0.330.37时,为刚性方案, 0.770.82时为弹性方案，0.33 0.82为刚弹性方案。 房屋的空间刚度主要与横墙间距及楼（屋）的形式有关，还可以根据房屋横墙的间距及楼盖和屋盖的形式判断房屋的静力计算方案，如表,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体

35、结构讲义注册建筑师,52,作为判断方案的横墙应满足如下条件：1 墙厚不宜小于180mm。2 有洞口时，洞口水平截面积，不超过总截面积的50%。3 单层房屋横墙长度不宜小于其高度，多层房屋横墙长度不宜小于其总高度的1/2。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,53,应该注意: 当横墙不能同时符合上述要求时, 应对横墙的刚度进行验算,如其最大水平位移值maxH/4000（为横墙总高度）时，仍可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。 凡符合第条刚度要求的一段横墙或其它结构构件（如框架等）, 也可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结

36、构讲义注册建筑师,54,第三节 墙、柱高厚比验算及构造要求 墙体除了要满足强度要求外，还要满足稳定性要求，即要满足高厚比的要求。一、矩形截面墙、柱高厚比验算 矩形截面墙、柱高厚比应按下式验算：,砌体结构,式中:H0墙柱的计算高度，可查规范5.3.1条，或按下表取值； h墙厚或与矩形柱较小边长； 1墙厚小于等于240mm的非承重墙允许高厚比修正系数; 当h=240mm时，11.2； 当h=90mm时，11.50。中间数值按内插取值。 墙柱的允许高厚比可查下表。,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,55,。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,56

37、,注：表中为相邻横墙间的距离；为构件的实际高度；为变截面柱的上段高度；为变截面柱的下段高度。表中受压构件的高度按下列规定取值：(1) 在房屋的底层，为楼板顶面到构件下端的支点的距离。下端支点的位置，可取在基础顶面。当基础埋深比较深且有刚性地坪时，可取室外地面下500mm处；(2）在房屋其他层次，为楼板或其他水平支点间的距离；(3)对于无壁柱的山墙，可取层高加山墙尖高度的1/2；对于带壁柱的山墙可取壁柱处的山墙高度。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,57,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,58,2有门窗洞口墙允许高厚比修正系数；按下式计算：

38、,砌体结构,bs在宽度为S范围内的门窗洞口宽度； S相邻窗间墙或壁柱之间的距离（或验算墙片的总长度）。 当洞口高度小于等于墙高的1/5时，取 2 =1.0，当算得的小于0.7时，取0.7。,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,59,二、带壁柱墙的高厚比验算 带壁柱墙除了要验算整片墙的高厚比外，还要验算壁柱间墙的高厚比。 1.整片墙的高厚比验算 由于带壁柱墙的计算截面为形截面，故其高厚比验算公式为：,砌体结构,I,A分别为带壁柱墙截面的惯性矩和面积。 确定带壁柱墙的计算高度时，墙长S取相邻横墙的距离,式中:hT带壁柱墙截面的折算厚度; i带壁柱墙截面的回转半径;,第三章 混合

39、结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,60,计算截面回转半径i时，带壁柱墙截面的翼缘宽度（包括承载力验算中确定截面面积A时），应按下列规定取用： 对于多层房屋，当有门窗洞口时，取窗间墙宽度；当无门窗洞口时，每侧翼墙宽度可取壁柱高度的1/3，但不大于取相邻壁柱间的距离； 对于单层房屋，壁柱翼缘宽度可取bf =b+2H/3 （b为壁柱宽度，H为墙高），但不大于相邻窗间墙的宽度或相邻壁柱间的距离。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,61,2.壁柱间墙的高厚比验算 验算壁柱间墙的高厚比时，按矩形截面墙验算。,砌体结构,计算H0时，墙长S取壁柱间的距离。而且，不伦带

40、壁柱墙体的房屋静力计算属何种计算方案，H0的值一律按表3-1中刚性方案一栏选用。,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,62,三.设置构造柱墙的高厚比验算 1.整片墙验算 当构造柱截面宽度不小于墙厚时，可按下式验算：,砌体结构,式中：h为墙体厚，在确定墙体高度时，S取横墙之间的距离；,c墙体允许高厚比修整系数;,式中:系数，对于细料石、半细料石砌体 =0；对于混凝土砌块、粗料石、毛料石及毛石砌体,=1.0；其他砌体 =1.5。 bc构造柱沿墙长方向的宽度； l构造柱的间距。,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,63,当bc/l0.25时，取bc/l=0.2

41、5，当bc/l0.05时，取 bc/l=0。注：考虑构造柱有利作用的高厚比验算不适用于施工阶段。 2.构造柱间墙的高厚比验算 同壁柱间墙的高厚比验算，在确定墙体计算高度时，取构造柱之间的距离。 设置钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙或带构造柱墙，当b/s1/30时，圈梁可视为壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支座（b为圈梁的宽度）。如不允许增加圈梁的宽度，可按墙体平面外等刚度的原则增加圈梁的高度，以满足壁柱间墙或构造柱间墙不动铰支座的要求。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,64,第四节 刚性方案房屋的墙、柱计算一、刚性方案房屋承重纵墙计算 1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算(

42、1)计算单元：计算时取一段计算(取一个开间），计算这一段的内力，然后验算其强度，如果该段满足，则认为整个墙体满足，这一段墙则为计算单元。,砌体结构,第三章 混合结构房屋墙、柱设计,砌体结构讲义注册建筑师,65,（2）计算简图：在荷载作用下，墙、柱可视为上端不动铰支承于屋盖，下端嵌固于基础的竖向构件，则得到计算简图。 所受荷载包括屋面荷载、风荷载和墙体自重。,砌体结构,计算简图,作用荷载,(3)荷载作用下内力计算： 屋面荷载：包括恒载和活荷载。设传给纵墙的荷载为Nl，其偏心距为e，则在墙体内所产生的内力为：,砌体结构讲义注册建筑师,66,风荷载：同工业厂房一样，风载可看做由两部分组成，一部分是屋

43、面上的风荷载简化为集中荷载，另一部分为墙面上的风载简化为均布荷载，集中荷载在墙体内不产生内力，均布荷载产生的内力可按下式计算：,砌体结构,墙体自重：按实际情况考虑。,砌体结构讲义注册建筑师,67,(3)控制截面及内力组合控制截面即最危险的截面：控制截面有三个即顶部（），在风荷载作用下弯矩最大的截面（），下端（）。内力组合按下列三种方式进行：恒载+风荷载恒载+活荷载恒载+0.85（风荷载+活载）(4)计算单元截面宽度 开有洞口则取窗间墙的截面积。无洞口时，取计算单元的宽度，当设计壁柱时，对于单层房屋，壁柱翼缘宽度可取bf=b+2h/3（b为壁柱宽度，H为墙高），但不大于相邻窗间墙的宽度或相邻壁柱

44、间的距离。,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,68,2.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(1)计算单元：同单层房屋。般取一个开间为计算单元。(2)确定计算简图： 在竖向荷载作用下，假定墙体为以楼盖作为水平不动铰支座的竖向连续构件，如图所示。原因是楼板深入到墙体内，使墙体受到削弱，不能承担弯矩，所以简化为铰，下端轴向力较大，弯矩小，也可简化为铰。,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,69,对于风荷载，简化为一条竖向的连续梁，但对于刚性方案的房屋，当满足以下要求时，可不考虑风荷载对外墙、柱的内力影响： （）洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3。 （）层高和高度不超过表3-3所规定的数值。 （）屋面

45、自重不小于0.8KN/m2。,砌体结构,当必须考虑风荷载时，风荷载引起的弯矩，可按下式计算：,W沿楼层高均布荷载设计值。 Hi层高。,砌体结构讲义注册建筑师,70,(3)计算单元截面宽度：同单层。(4)竖向荷载作用下的控制截面： 控制截面为每层的顶部和底部，即截面和截面。截面弯矩较大，截面轴力较大。,砌体结构,对于梁跨度大于9m时，还应按梁端约束力矩作用考虑，计算时，梁端按固结计算弯矩，考虑到节点变形等因素乘以修整系数后作为弯矩计算，然后按线刚度分配到上层墙体的底部和下层墙体的上部。值按下式计算：,式中:a为梁端搭接长度； h为支承墙厚度。,砌体结构讲义注册建筑师,71,(5)竖向荷载作用下控

46、制截面内力计算截面：,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,72,二、承重横墙计算 1.计算单元 承载横墙取1.0m宽为计算单元。 2.计算简图：同纵墙。 3.控制截面：下部截面为控制截面。 4.控制截面内力：,砌体结构,Nrc本层右侧传来的荷载 Nlc本层左侧传来的荷载,砌体结构讲义注册建筑师,73,第五节 弹性方案房屋墙柱计算一.单层弹性方案房屋 对于单层弹性方案房屋，可取一个开间为计算单元，其计算简图为一可侧移的铰接平面排架，即按不考虑空间作用的平面排架进行墙柱内力分析。也就是假定墙（柱）的上端与屋架（或梁）铰接，下端与基础固接，假定屋架或梁的刚度无限大。其内力计算方法同厂房。,砌体结构,砌

47、体结构讲义注册建筑师,74,。,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,75,水平荷载内力R=RA+RB,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,76,二.多层弹性方案房屋墙柱计算 不宜采用，只要允许就要采用钢筋混凝土排架结构。第五节 刚弹性方案房屋墙柱计算一单层刚弹性方案房屋 单层刚弹性方案房屋，由于空间作用，其侧移减小，因此在内力计算时就不能象弹性方案按自由侧移的排架结构计算，为此我们在弹性方岸的基础上，在顶部加一个弹性支座。,砌体结构,砌体结构讲义注册建筑师,77,7.5.3多层刚弹性方案房屋的计算(calculating of multistorey building in rigid-elast

48、ic analysis scheme ),砌体结构,第六节 上柔下刚的多层房屋 在计算时，上部按单层的刚性或刚弹性房屋计算，下部则按刚性房屋计算。 第七节 墙、柱的主要构造措施,砌体结构讲义注册建筑师,78,第七节 墙、柱的主要构造措施一、墙、柱的最小截面尺寸 墙、柱的最小截面应满足下列要求: 1.承重独立砖柱，截面尺寸不应小于240mm370mm； 2.承重墙厚，砖和砌块墙不宜小于180mm；毛石墙不宜小于350mm ；毛料石柱截面较小边长不宜小于400mm。 3.窗间墙宽度不宜小于1000mm，转角墙宽度不宜小于600mm。二、垫块的设计要求 跨度大于6m的屋架和跨度大于下列数值的梁，其支

49、承下的砌体应设置混凝土或钢筋混凝土垫块，当墙中设有圈梁宜浇成整体； （）对砖砌体为4.8m； （）对砌块和料石砌体为4.2m； （）对毛石砌体为3.9m。,砌体结构讲义注册建筑师,79,三、墙体壁柱设置要求 （）对厚度为240mm的砖墙, 当梁跨度大于或等于6m时, 其支承处宜加设壁柱, 或采取其它加强措施: (2)对厚度为180mm的砖墙, 当梁跨度大于或等于4.8m时, 其支承处宜加设壁柱, 或采取其它加强措施: (3)对砌块和料石墙,当梁跨度大于或等于为4.8m时。四、墙体（柱）与楼（屋）盖构件的连接构造 墙体（柱）与楼（屋）盖构件的连接构造应满足下列要求: 1.预制钢筋砼板的支承长度, 在墙上不宜小于100mm；在钢筋混凝土圈梁上不宜小于80mm：当利用板端伸出钢筋拉结和混凝土灌缝时,其支承长度可为40mm,但板端缝宽不小于80mm,灌缝混凝土不宜